Özet
Geniş anlamıyla ‘ spor yapıları ’, spor faaliyetlerinin yapılması için inşa edilmiş yapılardır. Takım sporları (futbol, basketbol, beysbol, buz hokeyi vb.), atletizm, jimnastik, bisiklet, buz sporları, yüzme vb. spor müsabakaların yapılabilmesi için gerekli spor mekânlarını (saha, parkur vb.) bunların izlenebilmesi ve yapılabilmesi için gerekli mekân düzenlemeleri ile birlikte sunan, kalıcı, yarı açık veya kapalı yapılar (stadyum, spor salonu, arena, velodrom, kapalı yüzme havuzu vb.) bu başlık altında toplanmaktadır.
Dünyada özellikle 1990 sonrasında küreselleşen dünya ekonomisinin sonucu olarak futbol başta olmak üzere spora daha geniş bütçeler ayrılırken, stadyumlar başta olmak spor yapıları da dönüşmeye başlamıştır.
Günümüzde giderek artan küresel çevre sorunlarına çözüm olarak "sürdürülebilir mimarlık” yaklaşımının mimarlığın tüm alanlarında destek görmeye başlamasıyla birlikte spor yapıları için de "sürdürülebilirlik” kavramı önem kazanmaya başlamıştır.
Özellikle son on yılda "sürdürülebilir”, "çevre dostu”, "enerji etkin”, "ekolojik”, "yeşil” gibi pek çok sıfatla anılan spor yapıları inşa edilmiştir.
Bu çalışmada "sürdürülebilir spor yapıları” olarak tanımlanan bu yapıların dikkate değer örnekleri, çatı ve cephe sistemlerinin sürdürülebilir özelikleri açısından kronolojik olarak ele alınmıştır. Ele alınan yapılarda çatı ve cephe kullanımları için ‘sürdürülebilirlik nitelikleri’ ana hatlarıyla belirlenerek, mevcut yapılara referansla irdelenmiştir.
1. Giriş
Geniş anlamıyla ‘spor yapıları’, spor faaliyetlerinin yapılması için inşa edilmiş yapılardır.
Takım sporları (futbol, basketbol, beyzbol, buz hokeyi vb.), atletizm, jimnastik, bisiklet, buz sporları, yüzme vb. pek çok spor dalındaki müsabakaların yapılabilmesi için gerekli spor mekânlarını (saha, parkur vb.) bunların izlenebilmesi için gerekli mekân düzenlemeleri ile birlikte sunan, kalıcı, yarı açık veya kapalı yapılar (stadyum, spor salonu, arena, velodrom, kapalı yüzme havuzu vb.) bu başlık altında toplanmaktadır.
Dünyada özellikle 1990 sonrasında küreselleşen dünya ekonomisinin sonucu olarak futbol başta olmak üzere spora daha geniş bütçeler ayrılırken stadyumlar başta olmak spor yapıları da dönüşmeye başlamıştır.
Günümüzde küresel spor organizasyonlarının önemi ve yaygınlığı artarken, sporun profesyonelleşmesine bağlı olarak spor yapıları da giderek çeşitlenmekte ve prestij yapıları haline gelmektedir.
Giderek artan küresel çevre sorunlarına çözüm olarak "sürdürülebilir mimarlık” yaklaşımının mimarlığın tüm alanlarında destek görmeye başlamasıyla birlikte, spor yapıları için de "sürdürülebilirlik” kavramı önem kazanmaya başlamış, özellikle son on yılda "çevre dostu”, "enerji etkin”, "ekolojik”, "yeşil” vb. pek çok sıfatla anılan sürdürülebilir spor yapıları inşa edilmiştir. Bu çalışmada, bu yapıların çatı ve cephelerinin sürdürülebilirlik niteliklerine odaklanılarak ana hatlarıyla irdelenecektir.
2. Spor Yapılarında Sürdürülebilir Çatı ve Cepheler
Günümüzde dünyanın dört bir tarafında, mimari açıdan "sürdürülebilir” olarak tariflenen, bitmiş veya yapımı devam eden pek çok spor yapısı vardır.
Genel bir kabulle "sürdürülebilir spor yapıları” olarak tanımlanabilecek bu yapıların çatı ve cephe sistemlerinin ‘sürdürülebilirlik’ nitelikleri açısından dikkate değer örneklerine, kronolojik sırada aşağıda değinilecektir.
2.1. Allianz-Arena (Münih, Almanya, 2005, Herzog & de Meuron) 71,137 kapasiteli bir futbol stadyumudur (Şekil 1.a). Dünyadaki en büyük membran kabuğa sahip olan yapının [1] cephesinde ve çatısında 2.874 adet baklava biçimli, pnömatik ETFE (Etilentetrafloroetilen) panel kullanılmıştır (Şekil 1.b). Pnömatik ETFE paneller 350 g/m² ağırlığa sahip, UV geçirgenliği %95, görünür ışık geçirgenliği %93 olan 0.2 mm kalınlığında ETFE folyodan yapılmıştır.
Yapının tasarımında, doğal çimler için gerekli güneş ışığının sağlanması önemli bir ölçüt olmuştur. Münih’in yüksek enlemlerde yer alması nedeniyle güneş ışınları eğimli gelir.
Bu nedenle seyircileri dış etkilerden korurken günışığını etkin kullanmak üzere çatıda ve cephede ETFE kullanımı tercih edilmiştir [2].
Yapının güney kısımlarında çimlerin gelişmesi için UV ışık geçirgenliği %98 olan şeffaf ETFE kullanılmıştır.
Maç sırasında seyircileri güneşten korumak üzere, çatıda gömülü ileri geri sürülebilen makaralı güneşlikler vardır. ETFE paneller ev sahibi takıma göre beyaz, kırmızı ve mavi olarak aydınlatılabilmektedir [1].
2.2. Pekin Ulusal Yüzme Merkezi (Pekin, Çin, 2007) 2008 Yaz Olimpiyat Oyunları için inşa edilmiş yüzme sporları kompleksidir.
Daha çok "Su Küpü” adıyla bilinen yapının, çatısında ve cephesinde 100,000 m2yüzey örten pnömatik ETFE yastıklar kullanılmıştır. Yüzme havuzları, ısıtma gereksinimi yüksek binalardır.
Yapının havalandırılmış boşluklu ETFE kabuğu, üzerine düşen güneş ışığını %90 geçirerek iç mekânların ve havuzların ısıtılmasını kolaylaştırmakta, dolayısıyla
yapının ısıtma giderlerini düşürmektedir.
Rüzgâr yüklerine karşı dayanım ve yalıtım sağlamak üzere düşük basınçlı hava ile şişirilen pnömatik ETFE yastıklar, hafif bir çelik strüktür tarafından desteklenen alüminyum çerçeveler içine gerilmiştir.
İç ve dış ETFE yastık cidarları arasında kalan havalandırılmış boşluğun çalışma ilkesi Şekil 2.a’da gösterilmiştir [3]. ETFE yastıkların cepheden görünümü (Şekil 2.b) yan yana gelmiş sabun köpüklerinin doğal geometrisini esas alan bir yaklaşımla tasarlanmıştır.
Sürdürülebilir spor yapılarında ETFE malzeme kullanımı diğer örnekleriyle birlikte sonuç bölümünde irdelenmiştir.
2.3. Richmond Olympic Oval (Richmond, Kanada, 2008, Cannon Design) yapısı 2010 Kış Oyunları için inşa edilmiş çok maksatlı spor salonudur.
LEED Silver sertifikalı yapının 25,900 m2alan kaplayan ahşap çatısı ekolojik malzeme ile inşa edilmiştir. Çatıda Kuzey Amerika ormanlarını tahrip eden ‘dağ çamı böceği’ salgını nedeniyle bölge ormanlarından ıskartaya çıkarılarak kesilen Douglas çamı ağaçları kullanılmıştır (Şekil 3.a).
Yapıda bu ahşabın kullanılması, yöresel ekonominin böcek salgınından ötürü uğradığı ekonomik zararın azaltılmasında faydalı olmuştur [4].
Çatının tasarımı şehrin sembolü olan balıkçıl kuşunun eğri kanatlarını andırmaktadır; 100 metre genişlik geçen 15 adet tutkallı tabakalı (lamine) ahşap kiriş ve bunların arasını geçen 452 adet dalgalı ahşap panelden oluşmaktadır. Çatıda yağmur suyu toplama sistemi de vardır. Yapının cephesi ışık almak üzere şeffaf tasarlanmıştır (Şekil 3.b).
2.4. Kaohsiung Dragon Stadyumu (Kaohsiung, Tayvan, 2009, Toyo Ito) enerji ihtiyacını tamamıyla güneş enerjisinden sağlayan dünyadaki ilk stadyumdur (Şekil 4.a).
Yapının çatısını tamamıyla kaplayan, ejderha pulları gibi dizilmiş 8844 adet BEFV (Binaya entegre fotovoltaik / BIPV - Building-integrated photovoltaic) toplam 14,155 m2alan kaplamaktadır (Şekil 4.b). Bu FV sistemin elektrik üretimi saatte 1,000 kWh’a kadar çıkarken [5] yıllık üretimi 1.14 GWh olup yılda 600 ton CO2 salınımına engel olmaktadır [6].
55,000 seyirci kapasiteli yapıda, çatının bir diğer sürdürülebilir özelliği malzeme kullanımını etkinleştiren, spiral biçimli yüksek dayanımlı çelik kirişler ve prefabrik beton ile yapılmış enerji etkin yalıtımlı, hafif çatı strüktürüdür.
Yapıda kullanılan malzemenin tamamı geri dönüştürülebilir/ yeniden kullanılabilir malzemedir ve Tayvan’da üretilmiştir [6].
Sürdürülebilir spor yapılarında Fotovoltaik (FV) sistem kullanımı diğer örnekleriyle birlikte sonuç bölümünde irdelenmiştir.
2.5. Aviva Stadyumu (Dublin, İrlanda, 2010) futbol ve rugby müsabakalarının yapıldığı, BS8901 sürdürülebilirlik sertifikasıyla belgeli, yaklaşık 50,000 kişi kapasiteli bir stadyumdur (Şekil 5) [7].
Günışığını iç mekâna ve sahaya kesintisiz almak üzere çatı ve cephede şeffaf, polikarbonat kaplama kullanılmıştır. Yapı çatısının dalgalı ve şeffaf tasarımı, yapıya komşu konut ve ticaret binalarının da gün ışığından maksimum faydalanmasını sağlamaktadır.
Çatı aynı zamanda saha sulamasında ve tuvaletlerde kullanmak üzere yağmur suyunu – 7 günlük sulama suyu gereksinimin karşılayabilen – 320,000 litrelik su depolama sisteminde toplamaktadır.
Stadyum binasında betonda Portland çimentosu yerine öğütülmüş yüksek fırın cürufu kullanılarak yapının üretim sürecinde CO2salınımı 4000 ton azaltılmıştır [7].
2.6. Marlins Park Beysbol Stadyumu (Miami, A.B.D., 2012, Populous) LEED Gold sertifikalı bir beysbol stadyumudur. Yapı, enerji etkin yapı kabuğu – ve mekanik, elektrik, ısıtma ve soğutma sistemleri – nedeniyle benzer yapılara göre %22 daha az enerji harcamaktadır [8] (Şekil 6.a).
Bölgenin güçlü fırtınalarına karşı koymak üzere tasarlanan yapının 8000 ton ağırlığındaki hareketli çatısı, ‘rejeneratif motor sistemi’ (frenleme, durdurma vb. durumlarda elektrik harcamak yerine sistem yükünü kullanarak elektrik üreten ve güç kaynağını besleyen motor) ile işletilmektedir, enerji tüketimini oldukça azaltan bu sistem nedeniyle çatının açılıp kapanması için gerekli elektrik maliyeti 10 dolardan azdır [8] (Şekil 6.b).
Çatı strüktürünün hareketli kısmının yüzey alanı 31,400 m2 dir. Yapıya bol doğal aydınlatma sağlamak ve şehir manzarası sunmak üzere yapı cephesinde geniş pencereler ve sürme cam paneller kullanılmıştır.
2.7. Brasilia Stadyumu (Brasilia, Brezilya, 2013, Castro Mello), dünyanın LEED Platinum sertifikasına aday ilk stadyumudur – inceleme süreci devam ediyor (Şekil 7). Yapı çatısının en önemli özelliği titanyum dioksit (TiO2) kaplamalı fotokatalitik membrandır.
Fotokatalitik membran yağmurla ‘kendini temizleme’ özelliği dışında hava kirliliğini oluşturan nitrojen oksitleri nötralize ederek ‘havayı temizleme’ özelliği de göstermektedir [9].
Yağmur suyunu da toplayan yapının cephesi, dolaşım alanlarına ve stadyum içersine hava sirkülâsyonu sağlamak üzere bol açıklıklı tasarlanmıştır. Yerine yapıldığı 1974 tarihli eskisi stadyumdan çıkan malzemeler geri dönüştürülerek yapıda kullanılmıştır.
Çatıda FV sistem kullanımı da tasarlanmıştır. Yapının dairesel çatısının dış kenarında 6.7 m. genişliğinde, halka biçimli bir betonarme döşeme yer almaktadır.
Fotokatalitik membran için basınç halkası görevi gören bu betonarme döşeme üzerinde 2,500 kW gücünde, 9600 adet FV panel yer almaktadır[10][11]. FV sistemin, 15 000 m² alana yerleştirilen polikristal silikon FV modüller ile 3,000 MWh / yıl kapasiteye kadar çıkabileceği hesaplanmıştır [12].
3. Sonuç
Çalışmada ele alınan yapılarda çatı ve cephelerin sürdürülebilirlik açısından öne çıkan başlıca nitelikleri şunlardır:
1) Çatıda yağmur suyu toplama,
2) Ekolojik malzeme kullanımı,
3) Hafif, enerji etkin çatı/cephe strüktürü,
4) FV sistem kullanımı,
5) Etkin gün ışığı kullanımı,
6) Enerji etkin hareketli çatı,
7) Kendini/havayı temizleme.
Ele alınan yapıların ‘sürdürülebilirlik nitelikleri’ açısından değerlendirilmesi Tablo 1’de yapılmıştır. Görüldüğü gibi "hafif, enerji etkin çatı/cephe strüktürü” ve "etkin gün ışığı” kullanımı sürdürülebilir spor yapıları için başat sürdürülebilirlik niteliklerdir.
Dikkat çeken bir diğer nokta, spor yapılarında elektrik üretmek üzere FV (Fotovoltaik) sistemlerin kullanımının giderek yaygınlaşmasıdır. Dünyada FV sistem kullanılan spor yapılarının önemli örnekleri gözden geçirilerek Tablo 2’de sistem özellikleriyle birlikte, yıllık üretim gücüne göre sıralanarak listelenmiştir.
Bu yapıların tamamında FV sistemlerin çatıya entegre edildiği görülmüş, cepheye entegre FV sistemlere rastlanmamıştır. Yapılar spor aktiviteleri için kullanılmadığı zamanlarda ürettiği elektrikle şebekeyi beslemektedir.
FV sistemli spor yapıları arasında enerji üretim kapasitesi açısından en büyüğü çalışmada ele alınan Kaohsiung Dragon Stadyumu (Kaohsiung, Tayvan, 2009) ve ikincisi de Stade de Suisse Wankdorf (Bern, İsviçre, 2005) (Şekil 8.a) yapılarıdır.
Her iki yapı da tasarım kriterlerinde önemli rol oynayan çatıya entegre FV sistemler ile inşa edilmiştir. FV sistemlerin tasarım sürecine aktif olarak dâhil edilmesi giderek yaygınlaşmaya başlamakla birlikte mevcut spor yapılarına – özelikle stadyumlara – sonradan FV sistemler takılması da yaygın bir uygulamadır.
Örneğin: 1963 yapım tarihli Bentegodi Stadyumu (Verona, İtalya) 2009 yılında (Şekil 8.b), 1928 yapım tarihli Easy Credit Stadyumu (Nuremberg, Almanya) 2006 yılında çatılarına FV sistem takılarak yenilenmiştir.
Bentegodi Stadyumu günümüzde FV sistemli spor yapıları arasında enerji üretim kapasitesi açısından üçüncü sıradadır. Çalışmada ele alınan Brasilia Stadyumu, FV sisteminin tamamlanmaması nedeniyle listeye konulmamıştır; üretime geçtiğinde bu yapı listede ilk sıralarda yer alacaktır.
Gün ışığının etkin kullanıldığı, hafif çatı ve cephe strüktürleri oluşturmaya izin vermesi nedeniyle günümüzde spor yapılarında ETFE ((Etilentetrafloroetilen) malzeme kullanımı da yaygınlaşmaktadır. ETFE geniş bir sıcaklık aralığında yüksek kimyasal ve mekanik dirence sahip bir plastik malzemedir.
İnce katlar halinde kullanılan malzeme, bu tip plastikler gibi biçimleriyle çalıştırılmak üzere pnömatik (şişirme) zarlar ya da membranlar şeklinde kullanılmaktadır [16]. Normal camların ışık geçirgenliği %80 kadarken, ETFE filmlerin ışık geçirgenliği %90’dan fazladır [2].
Işık geçirgenliği, dayanıklılığı, sağlamlığı, yüzeyinin yapışmazlık özelliği nedeniyle yağmurla kendini temizlemesi, UV ışık veya atmosferik kirlilik altında solmaması – dolayısıyla bakım gerektirmemesi - gibi avantajları malzemenin çatı ve cephelerde sürdürülebilir kullanımını sağlamaktadır.
Yapı kabuğunda ETFE kullanılan spor yapılarının önemli örnekleri, kullanılan ETFE yüzey alanlarına göre sıralanarak Tablo 3’te listelenmiştir.
Yakın zamanlarda yapılan ve yapımı devam eden örneklerde, çalışmada belirlenen ‘sürdürülebilirlik niteliklerinin’ giderek daha fazla, bir arada kullanılmaya başlandığı görülmüştür.
Doç. Dr. Ahmet Vefa Orhon / Dokuz Eylül Üniversitesi - Mimarlık Fakültesi
Doç. Dr. Müjde Altın / Dokuz Eylül Üniversitesi - Mimarlık Fakültesi
Kaynaklar
[1] AA. "Allianz Arena facts: Nuts and Bolts”, Allianz Arena Resmi Web Sitesi, http://allianz-arena.de/en/fakten/detaillierte-zahlen, erişim: 15.01.2014.
[2] AGC. "Allianz-Arena”, Asahi Glass Company Resmi Web Sitesi, http://www.agc.com/english/products/jirei_arena.html, erişim: 15.01.2014.
[3] Gonchar, J. (2008). "Inside Beijing’s Big Box of Blue Bubbles”, Architectural Record, 261(3), 63-69.
[4] VOC (2010) "Richmond Olympic Oval”, Vancouver Organizing Committee, Report.
[5] Riedel, A. (2010). "Electricity in a snakeskin jacket”, pv magazine (06/2010), s.98-102.
[6] BPVA (2013). "Solar Energy for Powering”, Bulgarian Photovoltaic Association, Booklet.
[7] AS. "Design Features & Building Information”, Aviva Stadium Resmi Web Sitesi, http://www.avivastadium.ie/sustainability/design-features, erişim: 25.10.2013.
[8] Timberlake, M. (2012). "America’s Top 7 Energy-Efficient Baseball Stadiums”, ASE – Alliance to SaveEnergy, Report, 23.10.2013
[9] Orhon, A.V. (2013). "Sürdürülebilir Mimaride Akıllı Malzeme Kullanımı”, VIII. Uluslararası Sinan Sempozyumu Bildiri Kitabı, Edirne, 297-304.
[10] "Team green - the world’s most environmentally friendly sports stadiums” (2014). http://www.power technology.com/features/featuregreen- clean-mean---the-worlds-most-environmentally-friendly-sportsstadiums- 4278520/; erişim: 15.04.2015
[11]"Solar powers Brazil’s World Cup” (2014). http://www.pvmagazine.com/news/details/beitrag/solar-powers-brazils-worldcup_100015391/#axzz3aCTLMbpO; erişim: 15.04.2015
[12] Magalhães, F. (2014). "Mané Garrincha iniciará produção de energia solar até julho”, Agência Brasília, Noticias, 09.01.2014.
[13] "Estádio Nacional Mané Garrincha”http://www.portal2014.org.br/ andamento-obras/8 Estadio+Nacional+Mane+Garrincha.html; erişim:15.04.2015
[14] TRITEC. "Reference Systems Photovoltaics”, Tritec-Energy Resmi Web Sitesi, http://www.tritec-energy.com/en/reference-cases, erişim: 10.01.2014.
[15] JUWI (2009). "Solar Power Project Stadio Bentegodi, Verona”, Juwi H. AG, Project Data Sheet.
[16] Orhon, A. V. (2013). "Akıllı Yapı Kabukları”, 11. Ulusal Tesisat Mühendisliği Kongresi Bildiriler Kitabı, İzmir, 1481-1487.
[17] VF. "Sport Projects”, Vector Foiltec Resmi Web Sitesi, http://www.vector-foiltec.com/en/projects/type/sport.html, erişim: 12.01.2014.
[18] SAB (2007). "Building with ETFE polymer”, Southeast Asia Building, Singapur, Nov/Dec 2007, s. 40-46.
Not: Bu çalışma, 5-6 Nisan 2014 tarihlerinde YTÜ, İstanbul’da gerçekleştirilen 7. Çatı ve Cephe Sempozyumu’nda sunulan "Spor Yapılarında Sürdürülebilir Çatı ve Cepheler” başlıklı bildiri geliştirilerek hazırlanmıştır.
